C/C++基礎程式設計班

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切宅边
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1 C/C++ 基礎程式設計 C++: 物件導向程式設計 - 使用類別 (Class) 決不決不決不決不放棄! Never, never, never, never give up. -Steve Jobs 講師 : 張傑帆 CSIE, NTU

2 課程大綱類別 (Class) 物件導向類別, 物件, 成員權限建構式與解構式作業

3 C++ 物件導向以物件為基礎的程式設計, 將程式中互動的單元視為一個個的物件封裝 (Encapsulation) 封裝物件資訊是第一步, 您要瞭解如何使用類別定義物件的屬性方法 ( 行為 ) 類別是建構物件時所依賴的規格書例如設計一個物件 : 人屬性 : 姓名, 身高, 體重行為 : 輸入資料, 輸出資料

4 類別 (Class) 類別 class 是 C++ 中用來封裝資料的關鍵字當使用類別來定義一個物件時, 考慮這個物件可能擁有的屬性與方法成員屬性是物件的靜態描述方法是可施加於物件上的動態操作使用類別定義出這個物件的規格書, 之後就可依這個規格書製作出一個個的物件實例, 並在製作過程中設定個別物件的專屬特性資料要訣 : 屬性宣告要存放的資料 ( 每個物件有自己的屬性 ) 方法寫要執行的函式 ( 通常用來操作物件的屬性 )

5 類別 (Class) 宣告一個類別 ( 類似定義一個結構 struct) 語法 : class 類別名稱 public: 類別名稱 (); // 建構式, 用來做物件的初始化 ~ 類別名稱 (); // 解構式, 用來做物件的善後工作公開的方法或屬性 ; protected: // 只有在同一繼承架構中可以使用的資料受保護的方法或屬性 ; private: // 只有在此類別中可以使用的資料私有的方法或屬性 ; ;

6 物件的產生與使用使用類別宣告物件 ( 類似宣告一個變數 ) 語法 : Car mycar; Car car1,car2; 類別名稱物件名稱 ; Car car1(123, 20.5); 類別名稱物件名稱 ( 參數 1, 參數 2,, 參數 n ); 物件可透過. 來使用或存取該方法或屬性 ( 類似 C 語言的結構 struct) car1.num = 10; car1.show(); 若為物件指標, 可透過 -> 來使用或存取該方法或屬性

7 從一個簡單的例子開始範例 : 輸入兩個人資料 ( 姓名, 身高, 體重 ) 並印出 #include <iostream> #include <string> using namespace std; class Person public: void input() cin >> name; cin >> height; cin >> weight; void output() cout << "Name:" << name << endl; cout << "Height:" << height << " cm" << endl; cout << "Weight:" << weight << " kg" << endl; string name; int height; int weight; ; int main() Person p1; Person p2; p1. input(); p1. output(); p2. input(); p2. output(); return 0;

8 示範 I 定義一 Pokemon 類別如下 : 屬性 : string Name: 名字 int Lv: 等級 int HpMax: 最大血量 int HpCurrent: 現存血量方法 : void ShowInfo(): 顯示資訊使用 Pokemon 類別宣告兩個物件並印出它們的資訊

9 類別的方法之描述實作一個類別方法的內容 ( 類似寫一個函式 ) 除了寫在類別定義中, 也可拿到類別定義以外的地方描述語法 : 資料型態類別名稱 :: 方法名稱 ( 參數 1, 參數 2,, 參數 n ) 程式碼 ; void Person::output() cout << "Name:"<<name<<endl; 範疇解析運算子 (scope resolution operator) cout << "Height:"<<height<<endl; cout << "Weight:"<<weight<<endl;

10 示範 II 定義一 Pokemon 類別如下 : 使兩物件可互相攻擊屬性 : 同上方法 : void ShowInfo(): 顯示資訊 void Attack(Pokemon &Target): 攻擊 void Defence( int atkp ): 防御 ( 被攻擊?) void Cure(): 治癒

11 練習設計一個 Square( 正方型 ) 類別包含下列成員 : 屬性 : int len: 邊長方法 : int area(): 計算面積使用 Square 類別宣告兩個邊長為 10 與 20 的物件, 並印出它們的面積

12 如何設計類別? 思考 ( 以功能角度 ) 每個物件需要什麼資料? 每個物件需要什麼方法來操作資料? 進階思考 ( 以使用者角度 ) 如何讓使用類別的人方便簡單使用如何避免使用類別的人因資料操作不當而產生錯誤

13 存取成員的限制在設定資料成員的值的時候, 有時候可能會出現一些問題, 所以才有一些防止錯誤的機制例如 : int main() Car car1; car1.num = 1234; car1.gas = 指派了錯誤的汽油容量 car1.show(); 但汽油容量不可能是負值

14 資料的權限最重要的是別忘了在最後加上分號, 初學 C++ 的新手很常犯這個錯誤 public 這個關鍵字, 它表示以下所定義的成員可以使用物件名稱直接被呼叫, 稱之為公開成員 private 關鍵字下的則是私有成員, 不可以透過物件名稱直接呼叫在類別封裝時, 有一個基本原則是 : 資訊的最小化公開如果屬性可以不公開就不公開, 如果要取得或設定物件的某些屬性, 也是儘量透過方法成員來進行

15 製作 Private 成員將成員設定成無法從類別外任意存取這種成員稱之為 private 成員設為 private 成員之後, 就不可以從類別外任意存取了把資料成員設成 private 成員無法從類別外存取 private 成員

16 資料的權限思考 : 由上一個輸入兩個人資料 ( 姓名, 身高, 體重 ) 並印出的範例, 你希望 Person 產生的物件只能用 input 與 output 函式來輸入輸出資料, 該如何達到此功能? 使用 private 成員!

17 資料的權限範例 : #include <iostream> #include <string> using namespace std; class Person public: void input() cin >> name; cin >> height; cin >> weight; void output() cout << "Name:" << name << endl; cout << "Height:" << height << " cm" << endl; cout << "Weight:" << weight << " kg" << endl; private: string name; int height; int weight; ; int main() Person p1; Person p2; p1. input(); //p1. height = 0; // 這行不能執行! p1. output(); p2. input(); p2. output(); return 0;

18 示範 III 定義一 Pokemon 類別如下 : 令物件實體不能存取其屬性使方法設計更加合理屬性 : ( 設為 private 權限 ) 同上方法 : void ShowInfo(): 顯示資訊 void Attack(Pokemon &Target): 攻擊 ( 並判斷其合理性 ) void Defence( int n ): 防御 ( 並判斷其合理性 ) void Cure(): 治癒 void setdata(string name,...): 設定其資料 ( 並判斷其合理性 )

19 練習設計一個 Square( 正方型 ) 類別包含下列成員 : 屬性 ( 私有 ): int len: 邊長方法 ( 公開 ): int area(): 計算面績 void setlen(int n): 設定邊長 ( 需判斷邊長值的正確性 ) int getlen(): 取得邊長使用 Square 類別宣告兩個邊長為 10 與 20 的物件, 並印出它們的邊長與面積

20 建構式與解構式在定義類別時, 您可以使用建構函式 (Constructor) 來進行物件的初始化而在物件釋放資源之前, 您也可以使用解構函式 (Destructor) 來進行一些善後的工作

21 建構式思考 : 由上一個輸入兩個人資料 ( 姓名, 身高, 體重 ) 並印出的範例, 你希望一開始姓名為 No name, 身高與體重為 0, 該如何達到此功能? 使用建構式!

22 建構式 #include <iostream> #include <string> using namespace std; class Person public: Person() // 建構式, 名稱與 class 相同 name = "No name"; height = 0; weight = 0; void input() cin >> name; cin >> height; cin >> weight; void output() cout << "Name:" << name << endl; cout << "Height:" << height << " cm" << endl; cout << "Weight:" << weight << " kg" << endl; private: string name; int height; int weight; ; int main() Person p1; // 物件實體建立時同時執行建構式 Person p2; //p1. input(); //p1 忘了輸入 p1. output(); //p1 印出 No name p2. input(); p2. output(); return 0;

23 重載建構式 #include <iostream> #include <string> using namespace std; class Person public: Person() name = "No name"; height = 0; weight = 0; Person(string n, int h, int w) name = n; height = h; weight = w; void input() cin >> name; cin >> height; cin >> weight; void output() cout << "Name:" << name << endl; cout << "Height:" << height << " cm" << endl; cout << "Weight:" << weight << " kg" << endl; private: string name; int height; int weight; ; int main() Person p1; Person p2( Andy, 180, 80); // 呼叫重載的建構式 p1. output(); p2. output(); return 0;

24 解構式範例 : 物件結束時印出 ByeBye #include <iostream> #include <string> using namespace std; class Person public: Person() name = "No name"; height = 0; weight = 0; ~Person()// 物件實體釋放前執行 cout << "ByeBye" << endl; void input() cin >> name; cin >> height; cin >> weight; void output() cout << "Name:" << name << endl; cout << "Height:" << height << " cm" << endl; cout << "Weight:" << weight << " kg" << endl; private: string name; int height; int weight; ; int main() Person p1; p1. output(); return 0; //p1 釋放前執行解構式

25 示範 IV 定義一 Pokemon 類別如下 : 屬性 : 同上方法 : Pokemon() : 建構式 Pokemon(string name,...): 重載建構式 ~Pokemon() : 解構式 void Attack(): 攻擊 void Defence(): 防御 ( 被攻擊?) void Cure(): 治癒 void setdata(string name,...): 設定其資料 ( 並判斷其合理性 ) void ShowInfo(): 顯示資訊

26 使用 Square 類別宣告三個邊長為與不給初始值的物件, 並印出它們的面積練習設計一個 Square( 正方型 ) 類別包含下列成員 : 屬性 ( 私有 ): int len: 邊長方法 ( 公開 ): Square(): 建構式, 將邊長設為 0 Square( int n ): 建構式, 將邊長設為 n( 需判正確性 ) int area(): 計算面積 void setlen(int n): 設定邊長 ( 需判斷邊長值的正確性 ) int getlen(): 取得邊長

27 課程大綱類別 (Class) 作業

28 ecash 程式要求 : 設計一類別 ecash 模擬儲值卡的行為私有成員 : 屬性 : Money 目前可用金額公開成員 : 方法 : ecash() 建構式 ( 將 Money 初始化為 0 元 ) 方法 : void store(int m) 儲值 ( 將 m 存入 Money 中 ) 方法 : void pay(int m) 消費 ( 將 Money 消費 m 元 ) ( 提醒 : 需判斷目前 ecash 是否有足夠的金額消費 ) 方法 : void display() 顯示目前餘額 ( 將 Money 輸出於螢幕 ) 主程式輸入 s : 儲值輸入 p : 消費輸入 d : 查詢餘額輸入 q : 離開程式範例 :

29 範例 Example: 程式開始 === 歡迎使用 ecash === 您好, 請選擇項目 : s: 儲值 p: 消費 d: 顯示餘額 q: 離開 >

30 範例 Example: 儲值您好, 請選擇項目 : s: 儲值 p: 消費 d: 顯示餘額 q: 離開 > s 請輸入儲存金額 : 500 ecash: 您存了 500 元您好, 請選擇項目 : s: 儲值 p: 消費 d: 顯示餘額 q: 離開 > s 請輸入儲存金額 : -100 ecash: 請輸入大餘 0 的金額

31 範例 Example: 消費您好, 請選擇項目 : s: 儲值 p: 消費 d: 顯示餘額 q: 離開 > p 請輸入消費金額 : 150 ecash: 您花了 150 元您好, 請選擇項目 : s: 儲值 p: 消費 d: 顯示餘額 q: 離開 > p 請輸入消費金額 : -100 ecash: 請輸入大餘 0 的金額您好, 請選擇項目 : s: 儲值 p: 消費 d: 顯示餘額 q: 離開 > p 請輸入消費金額 : 1000 ecash: 您的錢不夠

32 範例 Example: 查詢餘額您好, 請選擇項目 : s: 儲值 p: 消費 d: 顯示餘額 q: 離開 > d ecash: 您尚有 350 元

33 範例 Example: 離開您好, 請選擇項目 : s: 儲值 p: 消費 d: 顯示餘額 q: 離開 > q 謝謝,ByeBye! Press any key to continue

34 延申閱讀靜態成員

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PowerPoint Presentation C++ 與資料結構 NTU CSIE 大綱使用類別 (Class) 建立資料結構使用繼承 (Inheritance) 建立資料結構 C++ 物件導向以物件為基礎的程式設計, 將程式中互動的單元視為一個個的物件封裝 (Encapsulation) 封裝物件資訊是第一步, 您要瞭解如何使用類別定義物件, 像是定義物件的屬性方法 ( 行為 ) 等等, 類別是建構物件時所依賴的規格書 Example